Während sich die fötale Uhr entwickelt, zeigt das Verhalten der Mutter die Zeit an

Laut einer neuen Studie, die am 24. Mai im Open-Access-Journal veröffentlicht wurde, reagieren Gene in der sich entwickelnden Uhr des Fötus während der Entwicklung des Fötus, bevor die biologische Uhr von selbst zu ticken beginnt, auf das rhythmische Verhalten der Mutter PLOS-Biologie von Alena Sumová und Kollegen der Tschechischen Akademie der Wissenschaften in Prag. Die Ergebnisse tragen zu unserem Verständnis der Entwicklung der inneren Uhr bei und können Auswirkungen auf die Behandlung von Frühgeborenen haben.

Die suprachiasmatischen Kerne (SCN), Strukturen innerhalb des Hypothalamus, sind die wichtigsten Zeitmesser für den Körper. Die rhythmische Aktivität von Genen in SCN-Zellen steuert wiederum die Aktivität vieler anderer Gene sowohl lokal als auch anderswo im Körper und beeinflusst letztendlich eine Vielzahl von zirkadianen rhythmischen Verhaltensweisen, einschließlich Essen und Schlafen. Aber diese rhythmische Genaktivität beginnt relativ spät in der fötalen Entwicklung, was die Frage aufwirft, ob mütterliche Einflüsse die Genaktivität innerhalb des SCN vor der Geburt mitnehmen.

Um dieser Frage nachzugehen, verglichen die Autoren das Muster der Genaktivität im SCN-Gewebe von Föten, die sich unter zwei verschiedenen Bedingungen in trächtigen Ratten entwickelten, die im Dunkeln gehalten wurden. Kontrollratten hatten intakte SCNs und freien Zugang zu Nahrung, während Ratten mit Läsionen ihre SCNs unterbrochen hatten, aber ihr Zugang zu Nahrung auf acht Stunden pro Tag begrenzt war, um ihrer Aktivität einen zirkadianen Rhythmus aufzuerlegen, den ihre SCNs nicht länger aufrechterhalten konnten.

Sie fanden heraus, dass es in den SCNs beider Fötusgruppen eine sehr kleine Gruppe von Genen gab, deren Zeitmuster sich zwischen den beiden Gruppen unterschieden, und eine viel größere Gruppe, deren Aktivität synchron miteinander oszillierte. Viele dieser letztgenannten Gene könnten zwei Hauptprozessen zugeordnet werden – der neuronalen Entwicklung und der neuronalen Funktion, was wahrscheinlich im ersten Fall die fortlaufende Entwicklung des SCN widerspiegelt, während es sich für die reife Funktion verkabelt, und im zweiten Fall die früheste Manifestation davon Funktion.

„Unsere Daten zeigen, dass bei der Entwicklung in den fetalen suprachiasmatischen Kernen mütterliche Reize ein fehlendes interzelluläres Netz von Synapsen ersetzen und Zellpopulationsrhythmen antreiben können, bevor die SCN-Uhr vollständig ausgereift ist“, sagte Sumová. Da die in diesen Experimenten verwendeten Ratten eine Tragzeit von etwa 21 Tagen haben und die Föten nach 19 Tagen untersucht wurden, könnten diese Ergebnisse Auswirkungen auf menschliche Frühgeborene haben, fügte sie hinzu.

„Die unerwartete Breite und Spezifität der Reaktionsfähigkeit der SCN-Zellen auf mütterliche Signale unterstreicht die Bedeutung eines gesunden mütterlichen zirkadianen Systems während der Schwangerschaft und weist auf die möglichen Auswirkungen des Fehlens solcher Signale bei Frühgeborenen hin.“

Sumová fügt hinzu, dass ihre „Studie zeigt, dass bestimmte mütterliche Signale eine Vielzahl von neuronalen Prozessen in den suprachiasmatischen Kernen der fötalen Ratte rhythmisch steuern, bevor sie beginnen, als zentrale zirkadiane Uhr zu fungieren. Die Ergebnisse zeigen die Bedeutung einer gut funktionierenden mütterlichen biologischen Uhr für die Versorgung rhythmische Umgebung während der fötalen Gehirnentwicklung.“